JP3585362B2 - センサ、並びにセンサの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸の回転角度を検出する装置に係り、特に車両用スロットルポジションセンサ等のようなセンサ、並びにそのセンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の燃料噴射装置は、ガソリンなどの燃料と混合する空気の混合比を調整するスロットルバルブを備えていて、このスロットルバルブは、自動車のアクセルペダルと連動している。一般に、スロットルバルブのバルブ軸の回転角度を検出するものとして、この回転角度に応じて電気信号が変化するポテンショメータ方式のスロットルポジションセンサが知られている。
【０００３】
従来のスロットルポジションセンサを図８に基づいて以下に説明する。
実開昭５７−１７０００８号公報に記載されているように、従来のスロットルポジションセンサ５０は、腕部５１ａを備えたハウジング５１内にセンサ本体を収納し、このセンサ本体からセンサ軸５２が外方に突出している。そして、センサ軸５２の先端に固着されたセンサアーム５３に連結ピン５４が設けられ、腕部５１ａの両端には小判型の孔部５５が形成されている。
【０００４】
スロットルバルブは、ほぼ丸形の２つの取付孔６０と開口部６１とを備えたバルブボディ（機器本体）６２内に収納されている。バルブボディ６２から開口部６１に突出したバルブ軸６３上にはアーム６４が固着されている。さらにこのアーム６４の一端部には孔６４ａが開けられていて、この孔６４ａにセンサアーム５３の連結ピン５４が嵌合するようになっている。
【０００５】
スロットルポジションセンサ５０のハウジング５１は、腕部５１ａの孔部５５とバルブボディ６２の取付孔６０とが重なるように、ネジ７０でバルブボディ６２に取り付けられている。
そして、バルブボディ６２にハウジング５１を取り付けるには、バルブボディ６２の開口部６１にセンサ軸５２を挿入させて、アーム６４上の孔６４ａに連結ピン５４を嵌合させ、バルブボディー６２上のそれぞれの取付孔６０に腕部５１ａの孔部５５を重なるように対向させて、孔部５５の真上からネジ７０で仮締め固定する。
次に、本絞め固定する際には、センサ軸５２を所定の位置に固定した状態で、センサから出力された電気信号を計測しながら、このセンサ軸５２中心にハウジング５１を回動させる。このとき、ハウジング５１の小判型の孔部５５が取付孔６０内に仮締めしたネジ７０に対して微調整可能に動かせるようにして、所定の基準抵抗値に対応した電気信号が検出された位置にて、バルブボディ５１にセンサを確実に固定する。これにより、バルブ軸６３の回動はアーム６４とセンサアーム５３とを介してセンサ本体へ伝達し、バルブ軸６３の回動に対応した所定の出力信号を得るようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の取り付け位置精度が非常に高く要求される、かかるセンサにあっては、セットメーカー側が一個ずつセンサを機器本体（バルブボディ）に仮締めし、センサから出力された電気信号を計測検査しながら取り付け調整した後に本固定する必要があり、そのため、作業上大きく手間がかかるという問題があった。
本発明は、かかる問題を解決するものであり、その目的はセンサを機器本体に仮締めして、取付調整をしなくても簡単に精度良く取り付けられるセンサ、並びにセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第一の解決手段として、腕部に長溝を有するハウジングと、腕部の厚みより薄く形成され、長溝内に設けられた薄肉部と、長溝を貫通するように薄肉部に設けられた丸孔とを備え、丸孔をセンサの取付基準位置としてなる。
【０００８】
また第二の解決手段として、薄肉部を、腕部に埋設された金属の板状部材で形成してなる。
【０００９】
また第三の解決手段として、長溝の内周面に、金属から成るカラーを配設してなる。
【００１０】
また第四の解決手段として、カラーは、カラーの内壁に切り欠き部を有したリング状部材で構成され、カラーを腕部に埋設し、切り欠き部において、長溝を塞ぐ薄肉部を形成してなる。
【００１１】
また第五の解決手段として、請求項１から４の何れかに記載のセンサを備え、ハウジングを有するセンサを治具にセットする工程と、ハウジングを回転、或いは直線移動してセンサを基準抵抗値に合わせる工程と、基準抵抗値に合わせた状態で薄肉部に孔を開ける工程とから成る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１及び図２において、センサとしてのスロットルポジションセンサ１は、合成樹脂等の絶縁性材料からなる略円柱状のハウジング２と、このハウジング２に取り付けられた長板状の取付部材３とからなり、そのハウジング２内の収納室４には回転式のセンサ本体５が収納されている。
【００１６】
ハウジング２は、筒体の側面から対向して一体に延設された腕部２ａと、該腕部２ａと同じ筒体側面に形成されたコネクタ部２ｂとを有して構成されている。さらに筒体の底部（図１では上面）には外方に突出したステム７を備えた軸受け開口部８が形成され、該開口部８は収納室４内に貫通している。また、筒体の底部に対向する側には収納室４にセンサ本体５を収納するための開口６が形成されている。
腕部２ａには長孔９がそれぞれ軸受け開口部８を中心として扇状に広がって形成されていて、コネクタ部２ｂはセンサ本体５と図示しない外部ユニットと電気的に接続して、外部ユニットで電気信号を検出するようになっている。
【００１７】
取付部材３は、長板状の金属材料からなり、その中央に開口孔１１が形成されて、その両端にそれぞれ丸孔１２が形成されている。
そして、開口孔１１にハウジング２のステム７が嵌合し、取付部材３のそれぞれの丸孔１２にハウジング２の長孔９が対向するように、ハウジング２と取付部材３が重ね合わされている。
【００１８】
センサ本体５は、摺動子１５と、この摺動子１５に摺接する摺動子受け１６と、絶縁基板１７とから構成されている。
さらに、このセンサ本体５には、図示しないバルブボディのバルブ軸に連結するセンサ軸１３が設けられていて、このセンサ軸１３の一端部はハウジング２の底部に埋設された軸受１４に回転可能に、且つ開口部８を貫通してハウジング２の外部へ突出している。センサ軸１３の他端部には摺動子１５を備えた摺動子受け１６が嵌着して設けられている。これに近接対向して、抵抗体等の導電パターンが形成された絶縁基板１７が設けられている。そして、センサ軸１３の回動に応じて、導電パターン上に摺動子１５が摺接するように配されている。
開口６は蓋体１０で覆われるとともに、この開口６と蓋体１０間に形成される隙間は、エポキシ等の熱硬化性樹脂でシールされている。
【００１９】
上記のように構成されたスロットルポジションセンサ１を組み立てるには、先ずセンサ軸１３の一端部を摺動子受け１６にカシメつけて固定し、該センサ軸１３の他端部をハウジング２の収納室４内に開口６側から軸受け開口部８へ挿通し、さらに絶縁基板１７を載置して、ハウジング２に一体的に嵌合し、センサ本体５を収納室４内に組み込む。その後に、開口６を蓋体１０で覆い、開口６と蓋体１０との隙間に熱硬化性樹脂を充填して加熱する。熱硬化性樹脂を硬化させて密封して、ハウジング２が完成する。
次に、ハウジング２に取付部材３を取り付けるには、取付部材３の開口孔１１にハウジング２のセンサ軸１３を挿通し、且つステム７を嵌入させ、取付部材３の丸孔１２をハウジング２の底部側の長孔９に対向させる。
さらに、センサ軸１３と一体的に回転駆動させる駆動軸を備えた治具（図示せず）に上述のように組み立てたスロットルポジションセンサ１を載置して、取付部材３とセンサ軸１３とを治具により所定の位置に確実に固定する。
ここで、ハウジング２、センサ軸１３と治具の駆動軸は、回転位置も含めて、、それぞれバルブボディに取り付けた時の取付位置となるようこの治具に固定できるようにしている。
すなわち、ハウジング２を保持する治具がバルブボディに相当し、治具の駆動軸がバルブ軸に相当し、実際に使用したときの配置関係となるようにしてある。そして、取付部材３、治具の駆動軸を一定の位置に固定して、センサ本体５から出力された電気信号を見ながらハウジング２のみを回動させて、換言すれば抵抗体を形成した絶縁基板１７を回転させて、これによって摺動子１５と抵抗体の相対位置を変え、基準抵抗値が電気信号として出力される取付基準位置になるまでこのハウジング２を微調整する。たとえば、スロットルバルブが３０°回転したときに、センサからの出力電圧は１．５Ｖであり、この関係が基準となる正確な取付位置であるとすると、治具の駆動軸を３０°回転させた状態で、ハウジング２を回転させて、出力電圧が１．５Ｖとなる位置で、ハウジング２と取付部材３とを接着剤等の固着手段で固着すればよい。
ところで、特性については回転角度を横軸にとり、縦軸に抵抗体の出力をとった出力特性図として表すことができるが、出力特性の基準線に対する直線自体の乱れなどは非常に小さく、角度方向のオフセット（ずれ）の方が大きい。したがって、本発明のように任意の一点で取付位置を決め出力を合わせると、回転角度の全域において出力をそれぞれの位置の基準値と同じくすることができる。
なお、スロットルポジションセンサにて最も使用するセンサ軸１３の角度を選定し、これに相当する基準抵抗値を設定することにより、最も多く使用される位置での出力が保証されるので、このように取付位置を決めるのが望ましい。
【００２０】
このように、治具に取り付け固定させたスロットルポジションセンサ１は、取付部材３と治具の駆動軸を一定の位置に固定してハウジング２のみを回転させて行ったが、逆にハウジング２を治具に固定して治具の駆動軸と取付部材３とを一体にして、これを回転させて微調整作業を行ってもよい。このとき、センサ軸１３と取付部材３とは、このスロットルポジションセンサ１をバルブボディに取り付ける際の位置関係にて治具で一体化されている。
なお、センサからの出力が直線的に増加する変化特性であれば、その都度、電気信号（出力電圧）が所定の値になることを作業者が確認しなくてもコンピュータ演算装置（ＣＰＵ）で演算処理して、所定の値になるハウジング２の回転位置を決め、その演算情報に基づいて駆動制御装置に連動する治具にてハウジング２を回転させて固着する作業を自動化することができる。
また、ハウジング２にステム７を設けているが、このステム７を取付部材３に設けて、ハウジング２にそのステムと嵌合する孔部を設けてもよい。
【００２１】
このように組み立てられたスロットルポジションセンサ１を、セットメーカー側では、図示しないバルブボディ（機器本体）に取り付ける際、取付部材３に形成された丸孔１２を基準にして、バルブボディにスロットルポジションセンサ１の腕部２ａをネジなどの固定金具で締め付け固定するのみで、微調整することなく、バルブ軸の回転に対応した電気信号を得ることができる。
【００２２】
次に、図３に示される第２の実施形態は、前述したものに比べて、取付部材３を必要としない構成になっていることを特徴とする。上述した第１の実施形態と同一の構成部材については、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
【００２３】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、このスロットルポジションセンサは、合成樹脂等の絶縁性材料からなるハウジング２０の腕部２０ａにその表面及び裏面から同一形状の長溝２１がそれぞれ形成され、その結果両長溝２１巻にこの腕部２０ａの厚みより薄い薄肉部２２が腕部２０ａ表面から等距離にある位置に設けられている。そして、薄肉部２２には長溝２１を貫通する丸孔２３が設けられている。
【００２４】
このように構成されたスロットルポジションセンサに穴あけ加工するには、第１の実施形態に示したのと同じ治具に腕部２０ａを備えたハウジング２０をセットする。ここで、この治具は、スロットルボディの取付孔６０の配置関係に相当する位置にドリルまたはポンチなどが設けられており、確実にハウジング２０の薄肉部２２の所定の位置に降りて薄肉部２２に孔開け加工できるように構成されている。
次に、センサ軸１３を固定した状態で、ポテンショメータ５からコネクタ部２ｂを介して外部に出力された電気信号を計測しながら、ハウジング２０を回転させて所定の位置に固定する。この状態で薄肉部２２に丸孔２３をプレスで開ける。このとき、センサからの電気信号、すなわち基準抵抗値に対応した取付基準位置にセンサ軸１３とハウジング２０の後述する丸孔２３とが調整される。
【００２５】
このように構成されたスロットルポジションセンサは、治具で形成した丸孔２３がそのまま図示しないバルブボディの取付孔と一致するように精度良く加工できるので、セットメーカで行っていた仮締め、調整の作業工程を不要として、簡単に組み立て作業ができる。
【００２６】
次に、第３の実施の形態として、図４は長溝を形成した腕部の形状を示している。それは、上述した第２の実施形態の薄肉部２２に対応する部分を腕部２０ａに埋設させた金属製の板状部材２２ａで形成してなることを特徴とする。この板状部材２２ａは、モールド樹脂材からなるハウジング２０にインサート成形して形成されている。そして、この板状部材２２ａには、図３で説明したような図示しない治具にて孔開け加工して、丸孔２３が形成されている。このように構成すれば、薄肉部２２の取付強度を高めることができる。
【００２７】
次に、第４の実施の形態として、図５は長溝を形成した腕部の形状を示している。腕部２０ａの長溝２１内周面には、薄肉部２２が形成され、該薄肉部２２を囲むように金属製のリング状カラー２４が埋設されている。カラー２４の側壁には、隙間部２４ａと切り欠き部２４ｂとが対向して設けられている。
このように構成されたスロットルポジションセンサの長溝２１にカラー２４を設けるには、インサート成形にて行う。カラー２４内壁に薄肉部２２の厚さに該当する空間を設けて成形金型を配し、カラー２４の切り欠き部２４ｂと隙間部２４ａからカラー２４内部に向けてモールド樹脂を充填させて、薄肉部２２が形成されるようにしている。
ここで、カラー２４は、切り欠き部を有したリング状部材で構成され、腕部２０ａにインサート成形にて埋設されて構成されているが、図３Ｂ及び図４に示すスロットルポジションセンサの腕部２０ａにおいて、長溝２１の内周面に金属製のリング状カラー２４を腕部２０ａ表面及び裏面からそれぞれ嵌入させて、配設させるようにしてもよい。
このように構成すれば、腕部２０ａの薄肉部２２の強度を高めることができるので、孔加工による破損のおそれがない。
【００２８】
次に、図６及び図７の実施形態では、スライドタイプのセンサが示されている。
【００２９】
このセンサは、箱型の金属製のハウジング３１と、ハウジング３１の底部に一体成形された板状の金属製の腕部３１ａを有している。さらに、ハウジング３１内に図示しない摺動子と連結したつまみ部３２を備えたスライドタイプのポテンショメータを収納して構成されている。腕部３１ａの両端には孔部３３が形成されている。
【００３０】
このセンサの穴開け加工について説明する。
図７に示した治具３４は、平板部３４ａと、段部３４ｂと、この段部３４ｂの一部から平板部３４ａの表面に並行に突き出た突起部３４ｃとからなり、更にこの突起部３４ｃと対向する位置に平板部３４ａと平行に往復動する突き出し棒３５が設けられている。このように構成された治具３４の平板部３４ａ上にセンサを搭載させ、つまみ部３２の移動方向と突き出し棒３５の突き出し方向とを合わせ、つまみ部３２を治具３４の突起部３４ｃに当接させる。
【００３１】
次に、このセンサから外部に出力した電気信号を計測して、基準抵抗値に対応した出力電圧（電気信号）になるまで、つまみ部３２を突起部３４ｃに当接させながらハウジング３１そのものを突き出し棒３５で図６の矢印方向に押す。基準の出力電圧が出力した位置において突き出し棒３５による押圧を止め、腕部３１ａの両端をプレスで穴あけ加工して、孔部３３を形成する。
【００３２】
このように、つまみ部３２を固定して、センサが所定の基準抵抗値を出力する位置にハウジング３１を移動させて孔部３３を開けるので、つまみ部３２とハウジング３１の孔部３３との距離を一定とすることができ、メーカー側でこのハウジング３１の孔部３３を取付基準にして、そのままセンサを精度良く機器本体に取り付けることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のセンサは、腕部に長孔を有するハウジングと、丸孔を有する取付部材とを備え、ハウジングと取付部材が、この長孔と丸孔とを対向させた状態で重ね合わされ、丸孔をセンサの取付基準位置とされたことにより、セットメーカー側でセンサの取り付け位置の微調整を行わなくても、取付部材の丸孔をガイドにして簡単にセンサを取り付けるができる。
【００３４】
また、本発明のセンサは、腕部を有するハウジングと、この腕部に設けられた長溝と、腕部の厚みより薄く形成され、長溝内に設けられた薄肉部と、長溝を貫通するように薄肉部に設けられた丸孔とを備えたことにより、この丸孔を基準抵抗値に合わせて精度良く孔開け加工されているので、セットメーカー側で取り付け調整を行わなくても、丸孔をセンサの取付基準位置として簡単に取りつけることができる。
【００３５】
また、腕部の薄肉部を腕部に埋設された金属の板状部材で形成したことにより、また長溝の内周面に金属から成るカラーを配設したことにより、さらにまたこのカラーを切り欠き部を有するリング状部材にして、薄肉部を形成したことにより、ハウジングの孔加工部分の強度を高め、丸孔形成がし易くなり、より取り付け位置の精度を高めることができる。
【００３６】
本発明のセンサの製造方法にあっては、従来のように仮締めして、調整して固定するといった手順なしに直接にセンサを取り付け基準位置に組み込む事ができる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態であるスロットルポジションセンサの分解斜視図である。
【図２】図１のスロットルポジションセンサの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態であるスロットルポジションセンサの平面図である。
【図４】図４は長溝を形成した腕部の第３の実施形態を示すものである。
【図５】図５は長溝を形成した腕部の第４の実施形態を示すものである。
【図６】図６は本発明のさらに他の実施形態であるセンサの斜視図である。
【図７】図７のセンサの組み立てを示す断面図である。
【図８】従来のスロットルポジションセンサの概略斜視図である。
【符号の説明】
２，２０，３１ ハウジング
２ａ，２０ａ，３１ａ 腕部
３ 取付部材
９ 長孔
１２，２３，３３ 丸孔（孔）
２１ 長溝
２２ 薄肉部
２２ａ 板状部材
２４ カラー
２４ｂ 切り欠き部

Claims (5)

1. 腕部に長溝を有するハウジングと、前記腕部の厚みより薄く形成され、前記長溝内に設けられた薄肉部と、前記長溝を貫通するように前記薄肉部に設けられた丸孔とを備え、該丸孔をセンサの取付基準位置としたことを特徴とするセンサ。
2. 前記薄肉部を、前記腕部に埋設された金属の板状部材で形成したことを特徴とする請求項１記載のセンサ。
3. 前記長溝の内周面に、金属から成るカラーを配設したことを特徴とする請求項１、又は２記載のセンサ。
4. 前記カラーは、該カラーの内壁に切り欠き部を有したリング状部材で構成され、前記カラーを前記腕部に埋設し、前記切り欠き部において、前記長溝を塞ぐ前記薄肉部を形成したことを特徴とする請求項３記載のセンサ。
5. 請求項１から４の何れかに記載のセンサを備え、前記ハウジングを有する前記センサを治具にセットする工程と、前記ハウジングを回転、或いは直線移動して前記センサを基準抵抗値に合わせる工程と、前記基準抵抗値に合わせた状態で前記薄肉部に前記孔を開ける工程とから成るセンサの製造方法。

Images